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Gewässer
von Fredy Elber, Tino Stäheli & Mathieu Camenzind
Revitalisierung von Fliessgewässern in Zeiten des Klimawandels
Natürlicherweise beschattet
Nach den Eiszeiten war die Schweiz aus-
serhalb von Feuchtgebieten bis zur Wald-
grenze dicht bewaldet (Abb. 1). Fliessge-
wässer waren von Gehölzen gesäumt und
dadurch in der Regel stark beschattet und
kühl. Offene, besonnte Flächen an kleine-
ren Bächen fanden sich mit Ausnahme
der höher gelegenen Gebiete nur in Ried-
landschaften oder dort, wo der Wald
durch Störungen (Feuer, Windwurf, u. a.)
Lücken aufwies. Grosse Fliessgewässer
hingegen waren abschnittsweise schon
immer besonnt (Auen, breites Gerinne).
Dies machte jedoch einen geringen Anteil
der Fliessstrecke des Gewässernetzes aus.
Einheimische Wasserlebewesen sind des-
halb mehrheitlich an tiefere Temperaturen
und die damit verbundenen chemisch-
physikalischen Bedingungen angepasst.
Mit der Entwicklung des Ackerbaus und
der Viehwirtschaft wurde durch Rodung
aus der Waldlandschaft die Kulturland-
schaft (Abb. 1). Bevölkerungswachstum,
Industrialisierung sowie Verkehrs- und an-
dere Infrastrukturanlagen benötigten im-
mer mehr Flächen zu Lasten der Wälder
und die intensive Nutzung des Raumes
führte zur Verbauung und Begradigung
der Gewässer. Die einstmals gewässerbe-
gleitende Vegetation wurde auf ein Mini-
mum reduziert oder entfernt (siehe Abb.
2). So wurden aus beschatteten, kühlen
Bächen besonnte Fliessgewässer, die sich
stark erwärmen können. Darunter leiden
die angepassten Populationen. Können
sie nicht in kühlere Gewässer ausweichen,
droht sogar ein Verschwinden ganzer
Bestände. Effektverstärkend kommt ne-
ben künstlichen Wasserausleitungen hin-
zu, dass sich aufgrund des Klimawandels
der Abfluss in den Gewässern ändert und
bei nicht gletscherbeeinflussten Gewäs-
sern im Sommer mit deutlich weniger
Wasser zu rechnen ist.
Abbildung 1: Entwicklung der Bestockung entlang von Fliessgewässern in der Schweiz unterhalb der Waldgrenze. 1 Fliessgewässer nach der Eiszeit. Umgeben von Wald, stark beschattet.
2 Fliessgewässer im Mittelalter. Anthropogene Einflüsse verstärkt vorhanden. Meist noch bewaldet, Siedlungen gewässerfern. 3 Fliessgewässer heute: Anthropogene Einflüsse überwiegen. Begradigungen, Verbauungen, fehlende Bestockung. 4 Fliessgewässer morgen: Anthropogene Einflüsse nehmen etwas ab. Revitalisierte Abschnitte. Begleitender Gehölzstreifen i.d.R. vorhanden.
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Die Zeitschrift für Gewässerschutz
Erhöhte Temperatur
und ihre Wirkung
Wasserbewohner wie Fische und Wirbel-
lose werden in vieler Hinsicht durch die
Temperatur beeinflusst, etwa bezüglich
der Stoffwechselaktivität, der Entwick-
lungsgeschwindigkeit oder auch hinsicht-
lich des Ausbruchs von Krankheiten. So
liegt die kritische Grenze für den Aus-
bruch der proliferativen Nierenkrankheit
(PKD) bei Bachforellen bei 15 Grad. Von
einigen Organismen sind Temperatur-
obergrenzen bekannt, deren Überschrei-
ten tödlich sein kann (Küttel et al. 2002).
Für adulte Forellen und Äschen liegt die-
ser Wert bei 25 Grad. Er wurde zum Bei-
spiel im Hochrhein in den Hitzesommern
2003 und 2018 übertroffen, so dass es zu
Fischsterben kam.
Beschattung und ihre Wirkung
Schattenwurf durch Ufervegetation kann
das Temperaturregime eines Gewässers
insbesondere in Hitzeperioden substan-
ziell verändern und so massgeblich zum
Überleben sensibler Organismen beitra-
gen. Abbildung 3 zeigt den Tagestempe-
raturverlauf eines beschatteten und eines
unbeschatteten Fliessgewässerabschnit-
tes. In der kritischen Nachmittagszeit im
Sommer ist die Temperaturdifferenz der
beiden Abschnitte mit rund fünf Grad am
grössten. Im Frühling und im Herbst sind
die Unterschiede bedeutend kleiner, im
Winter sind sie vernachlässigbar. Generell
sind die Amplituden des täglichen Tempe-
raturverlaufes des offenen Abschnittes
grösser als jene des bestockten, was an
der dämpfenden Wirkung der Vegetation
auf das Mikroklima (Windgeschwindig-
keit, relative Feuchtigkeit, Lufttemperatur)
liegt (Garner et al. 2017).
Nicht nur, dass die Temperatur im be-
schatteten Gewässer insbesondere im
Sommer tiefer ist; wie Untersuchungen
der EAWAG an der Orbe ergaben, nimmt
die Wassertemperatur beim Durchfliessen
beschatteter Abschnitte auch ab (Moos-
mann et al. 2005). So konnte bei Niedrig-
abfluss auf einer 400 Meter langen, voll-
beschatteten Fliessstrecke eine Reduktion
der Maximaltemperatur um bis zu vier
Grad festgestellt werden (Abb. 4). Abfluss
und Fliessgeschwindigkeit spielen dabei
eine wichtige Rolle. Bei grösseren, schnel-
ler fliessenden Bächen sind die Verände-
rungen weniger ausgeprägt als bei klei-
nen und langsam strömenden.
Für den Temperaturhaushalt eines Gewäs-
sers ist das Ausmass der Beschattung von
entscheidender Bedeutung, da damit die
direkte Sonneneinstrahlung beziehungs-
weise die kurzwellige Strahlung vom Was-
serkörper ferngehalten wird. So konnte
gezeigt werden, dass die Beschattung
beispielsweise nur der Hälfte des Gewäs-
sers oder nur während eines halben Tages
(abhängig von der Ausrichtung des Ge-
wässerlaufs) in etwa den gleichen Effekt
hat, wie die Halbierung der beschatteten
Strecke (Moosmann et al. 2005).
Welcher Umfang an Beschattung ist je-
doch erforderlich, um die sonnenbeding-
te Temperaturerhöhung auf ein erträgli-
ches Mass zu beschränken? Broadmeadow
et al. (2001) fanden, dass mit einer 20 bis
40 prozentigen Beschattung die Som-
mertemperaturen unter der lethalen Tem-
peraturgrenze für Bachforellen blieben.
Etwa 80 Prozent Beschattung waren
dagegen notwendig, um Temperaturen
zu verhindern, die über dem für das opti-
male Wachstum von Bachforellen ange-
gebenen Bereich von vier bis 19 Grad (El-
liot 1981) liegen. Die Autoren gehen
Abbildung 2: Bilder unterschiedlicher Beschattungssituationen an Fliessgewässern. A Fehlende Beschattung.
B Bestockung im oberen Bereich der Böschung, kaum Schattenwirkung.
C Büsche in Gruppen gepflanzt. Kaum Schattenwirkung.
D Beidseitig dichte Bestockung schafft wirksame Beschattung.
E Beidseitige Bestockung und überhängen-de Äste schaffen wirksame Beschattung.
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Gewässer
aqua viva 3 / 2019
schliesslich davon aus, dass zum Schutz
temperaturempfindlicher Arten eine noch
stärkere Beschattung erforderlich ist.
Beschattung bei Revitalisierun-
gen und Wasserbauprojekten
gestern und heute
Revitalisierungen haben die Wiederher-
stellung der natürlichen Funktionen bei
verbauten, korrigierten oder eingedolten
Gewässern zum Ziel. Dies kann mit bau-
lichen Massnahmen aber auch einem
angepassten Unterhalt erfolgen. Es resul-
tieren in der Regel auch bei Hochwasser-
schutzprojekten strukturreichere Gewäs-
ser, die so gestaltet sind, dass sie und der
Gewässerraum gemäss Art. 37 Gewässer-
schutz- bzw. Art. 4 Wasserbaugesetz ei-
ner vielfältigen Tier- und Pflanzenwelt als
Lebensraum dienen und eine standortge-
rechte Ufervegetation gedeihen kann.
Damit die Bepflanzung des Uferbereichs
als gewässergerecht bezeichnet werden
kann, ist gemäss Modul Ökomorpholo-
gie des Modulstufenkonzeptes (BUWAL
1998) mindestens ein 25-prozentiger Flä-
chenanteil von einheimischen Bäumen
und Sträuchern im Uferbereich gefordert.
Die Betrachtung von ausgeführten Revita-
lisierungs- und Wasserbauprojekten zeigt,
dass diese Vorgaben in keiner Weise die
Entstehung naturnaher, stark beschatte-
ter Gewässer garantieren. Vielmehr wur-
den oft parkartig gestaltete Gewässer ge-
schaffen. Diese weisen zwar eine grössere
Strukturvielfalt als zuvor auf, bereichern
das Landschaftsbild und bieten Zugang
für die erholungssuchende Bevölkerung.
Büsche und Bäume werden jedoch oft zu
Gruppen formiert und irgendwo in den
Gewässerraum gepflanzt – am liebsten
fern des Gerinnes, damit sie den Abfluss-
querschnitt nicht verkleinern und nicht ins
Wasser fallen können. Natürliche Gewäs-
ser, welche einen ausgewogenen Tempe-
raturhaushalt aufweisen, sehen anders
aus, wie einleitend erläutert.
Konsequenzen für kün#ige
Revi talisierungen, Wasserbau-
projekte und Unterhalt
Um das Fortbestehen der Lebensgemein-
schaften unserer Fliessgewässer im fort-
schreitenden Klimawandel zu gewähr-
leisten, sind die Wassertemperaturen
möglichst tief zu halten und den Wasser-
tieren in kritischen Zeiten kühle Rückzugs-
orte zu bereiten. Bezüglich Revitalisierun-
gen, Wasserbauprojekten und Unterhalt
gilt es deshalb zwei zentrale Massnahmen
zu fordern:
1. Beschatten, Beschatten, Beschatten
Wenn Fliessgewässer konsequent und zu
einem grossen Teil stark beschattet wer-
den, kann das Auftreten problematischer
Wassertemperaturen reduziert oder ver-
hindert werden. Als Richtgrösse sollten
mindestens 80 Prozent der Wasserfläche
dauerhaft unbesonnt bleiben. Diese Vor-
gabe gilt für kleine bis mittlere Gewässer
bis rund zehn Meter Gerinnebreite. Bei
diesen kann das Ziel mit direkt ans Ge-
wässer gepflanzten Sträuchern und Bäu-
men und überhängenden Ästen erreicht
werden. Bei grösseren und grossen Ge-
wässern ist wenigstens der ufernahe Ge-
rinnebereich so gut wie möglich zu be-
schatten. Eine Erwärmung des Wassers
kann bei diesen jedoch zumindest alleine
mit Beschattung nicht vermieden werden
(auf andere temperatursenkende Mass-
nahmen wird an dieser Stelle nicht einge-
gangen). Hingegen gelangt bei konse-
quenter Beschattung der Zuflüsse weniger
stark erwärmtes Wasser in das grössere
Gewässer und kühlt dieses mindestens
partiell.
Abbildung 3: Mittlerer Tagesverlauf der Wasser- (5 Stellen) und der Lufttemperatur (1 Stelle) in den Monaten Januar, April, Juli und Oktober 2006 für einen unbeschatteten und einen beschatteten Gewässerabschnitt (Standardfehler als senkrechte Klammern); Quelle: Broadmeadow et al. (2001).
Tem
pera
ture
°C
Time of day (GMT)
Die Zeitschrift für Gewässerschutz 29
Gewässer
Um das Ziel einer effektiven Beschattung
erreichen zu können, sind Bäume und
Sträucher möglichst nahe an das aktive Ge-
rinne zu pflanzen (Abb. 5). Dies erfordert
allenfalls eine Erweiterung des in der Regel
minimal ausgeschiedenen Gewässerrau-
mes (was gemäss Art. 41a Abs. 3 Gewäs-
serschutzverordnung möglich ist), da aus
Hochwasserschutzgründen der notwendi-
ge Abflussquerschnitt auch mit Bestockung
gewährleistet sein muss. Bei Dämmen, die
aus Sicherheitsgründen in der Regel ge-
hölzfrei sind, ist es somit angezeigt, die Be-
stockung innerhalb der Dämme vorzuneh-
men, beziehungsweise das Gewässerbett
ausreichend breit vorzusehen.
Bei einem neu gestalteten Gewässer dau-
ert es mehrere Jahre, bis die Entwicklung
der Bestockung zu einem wirksamen
Schattenwurf führt. In dieser Zeit besteht
die Gefahr einer übermässigen Erwär-
mung des Wassers, so dass der neu
geschaffene, morphologisch attraktive
Lebensraum für temperatursensible Orga-
nismen zumindest im Sommer nicht zur
Verfügung steht. Abhilfe können direkt
ans Gewässer gesetzte, rasch wachsende
Sträucher oder die Pflanzung schon grös-
serer Gehölze schaffen. Letztere sind
aufgrund des Sonnenganges besonders
effektiv eingesetzt, wenn bei ost-west-
ausgerichtetem Gewässerverlauf das Süd-
ufer bepflanzt wird.
Auch beim Unterhalt ist auf eine ausrei-
chende Beschattung zu achten. Gewäs-
sernah aufkommende Bäume und Sträu-
cher sind zu erhalten und der Rückschnitt
ist mit Augenmass und jeweils auf kurze
Strecken zu beschränken.
2. Vernetzen
Von temperaturempfindlichen Tierarten
wie etwa der Bachforelle oder der Äsche
ist bekannt, dass sie bei thermischem
Stress kälteres Wasser aufsuchen. Deshalb
ist die Vernetzung insbesondere von
grossen und grösseren Gewässern mit in
der Regel kühleren (beschatteten) Zuflüs-
sen sicherzustellen. Hierzu ist ein sohlen-
gleicher Übergang erforderlich; unüber-
windbare Abstürze sind zu beseitigen.
Rechtliche Grundlagen
für die Bestockung
von Fliessgewässern
Die Gewässerschutzverordnung Art. 41c
verlangt bezüglich Gewässerraum eine
extensive Gestaltung und Bewirtschaf-
tung. Die Pflicht zur gewässergerechten
Gestaltung (Art. 37 GSchG) ergibt sich
erst bei wasserbaulichen Eingriffen. Fak-
tisch bedeutet dies, dass ein Grossteil der
Gewässer mit landwirtschaftlicher Nut-
zung bis unmittelbar ans Gewässer auch
künftig im Sommer stark erwärmt wird. In
Zeiten des Klimawandels gilt es nun, auch
diese Gewässer zu beschatten und kühl
zu halten. Die rechtlichen Grundlagen
hierzu sind vorhanden:
– Gemäss Art. 9 des Bundesgesetzes
über die Fischerei haben die Fischerei-
behörden unter Berücksichtigung der
natürlichen Gegebenheiten und allfälli-
ger anderer Interessen alle Massnah-
men vorzuschreiben, die geeignet sind,
günstige Lebensbedingungen für Was-
sertiere zu schaffen hinsichtlich (Pkt. 5)
der Wassertiefe und -temperatur. Dies
gilt für neue Anlagen, gemäss Art. 10
BGF jedoch auch für bestehende Anla-
gen, sofern die Massnahmen wirt-
schaftlich tragbar sind. Letzteres ist
heute im Landwirtschaftsgebiet der
Fall: Der Gewässerraum darf ohnehin
nur noch extensiv bewirtschaftet wer-
den und Ufergehölze sind über Direkt-
zahlungen deutlich bessergestellt als
Uferwiesen.
– Gemäss Art. 21 NHG sorgen die Kanto-
ne dafür, dass fehlende Ufer vegetation
angelegt wird oder die Voraussetzun-
gen für deren Gedeihen geschaffen
werden.
Abbildung 4: Längsverlauf der Temperatur am 22. Juli 2004, 15:00 Uhr, mit und ohne Beschattung. Die schraffierten Zonen stellen die beschatteten Strecken im Szenario «400 Meter Beschattung», die grauen Zonen die beschatten Strecken im Szenario «800 Meter Beschattung» dar. Le Brassus ist ein kühlender Zufluss. Quelle: Moosmann et al. (2005).
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Abbildung 5: Morphologische Veränderungen an Fliessgewässern zur Förderung der Beschattung.
Verbautes Gewässer, Bestockung fehlend oder gewässerfern; Beschattung kaum vorhanden.
Naturnahes Ufer mit Bestockung direkt am Gewässer; starke Beschattung.
Dammsituation, verbautes Gewässer, Bestockung fehlend oder gewässerfern; Beschattung kaum vorhanden.
Naturnahes Ufer mit Bestockung direkt am Gewässer; starke Beschattung.
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Die Zeitschrift für Gewässerschutz 31
Gewässer
AquaPlus AG
Gotthardstrasse 30
6300 Zug
041 729 30 00
Fredy Elber
Dr. phil. II Biologie
Uni Zürich, ist
Geschäftsleiter von
AquaPlus. Nach dem
Studium gründete er
AquaPlus und nahm
eine Lehrtätigkeit an der Uni Zürich
und Basel auf. Er ist Mitglied der
Fachkoordination Wasserkraft des
VUE, welche das Ökostromlabel
nature made vergibt, und war von
2011–2015 Leiter des Centre de
Compétence des VSA. Seine Schwer-
punkte sind Gewässerökologie,
Umweltverträglichkeitsprüfung,
Revitalisierung und Siedlungsentwäs-
serung.
Tino Stäheli
Dipl. Umwelt-Natw.
ETH, ist Teil der
erweiterten
Geschäftsleitung bei
AquaPlus. Seine
Schwerpunkte sind
Umweltverträglichkeitsprüfung,
Revitalisierung, hydrologische
Gewässernutzung und Seeufer.
Mathieu
Camenzind
MSc Biologie Uni
Zürich, ist Teil der
erweiterten
Geschäftsleitung
bei AquaPlus.
Seine Schwerpunkte sind Fischökolo-
gie, hydrologische Gewässer nutzung,
Drohnen (UAV) und Tauchuntersu-
chungen.
AquaPlus ist seit 1990 Partner für
Beratung und Planung mit Schwer-
punkt Gewässer und begleitet
Projekte in allen Belangen der
Ökologie.
Fazit
In Zeiten des Klimawandels gilt es, die
Fliessgewässer ähnlich dem ursprünglich
bewaldeten Zustand stark zu beschatten,
um die Wassertemperatur in Hitzeperio-
den möglichst tief halten und so das
Überleben der temperatursensitiven Or-
ganismen gewährleisten zu können. Mit
einer gewässernahen, mehr oder weniger
durchgehenden Bestockung kann dieses
Ziel am effektivsten erreicht und gleich-
zeitig eine ökologische Aufwertung be-
ziehungsweise Revitalisierung vorgenom-
men werden. Die rechtlichen Grundlagen
sind vorhanden, um sowohl bei Was-
serbauvorhaben (Revitalisierungen und
Hochwasserschutzprojekte) als auch ohne
zusätzlichen Anlass, Gewässer zu besto-
cken. Es braucht nur noch die Umset-
zung.
Literatur
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baum. 27 S.
